(57)【要約】【課題】より多くのプリーツを形成可能なエアフィルタ用濾材、濾過有効面積が大きく、圧力損失が小さいエアフィルタユニットを提供する。【解決手段】本発明のエアフィルタ用濾材は、少なくとも１層のＰＴＦＥ多孔質膜２と複数層の通気性支持層３とを含むエアフィルタ用濾材１であって、厚さが０．３ｍｍ以下であることを特徴とする。５．３ｃｍ／ｓの流速で空気を透過させたときの圧力損失が２０Ｐａ〜２００Ｐａであり、粒径が０．１μｍ〜０．２μｍのジオクチルフタレートを用いて測定される捕集効率が９９．９９９％以上であることが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１層のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と複数層の通気性支持層とを含むエアフィルタ用濾材であって、前記エアフィルタ用濾材の厚さが０．３ｍｍ以下であることを特徴とするエアフィルタ用濾材。
【請求項２】
５．３ｃｍ／ｓの流速で空気を透過させたときの圧力損失が２０Ｐａ〜２００Ｐａである請求項１に記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項３】
粒径が０．１μｍ〜０．２μｍのジオクチルフタレートを用いて測定される捕集効率が９９．９９９％以上である請求項１または２に記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項４】
前記複数層の通気性支持層から選ばれる少なくとも１対の通気性支持層の間に、少なくとも１層の前記ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜が配置されている請求項１〜３のいずれかの項に記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項５】
複数層の前記ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜を含み、前記複数層のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜から選ばれる少なくとも１対のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜の間に、少なくとも１層の通気性支持層が配置されている請求項１〜４のいずれかの項に記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項６】
前記通気性支持層が不織布からなる請求項１〜５のいずれかの項に記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項７】
前記不織布を構成する一部または全部の繊維が芯鞘構造の複合繊維であり、芯成分が鞘成分より融点が高い繊維である請求項６に記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項８】
連続したＷ字状に折り畳まれた請求項１〜７のいずれかの項に記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項９】
請求項８に記載のエアフィルタ用濾材を用いたことを特徴とするエアフィルタユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエアフィルタ用濾材およびそれを用いたエアフィルタユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、クリーンルームで使用されるエアフィルタ用濾材には、ガラス繊維にバインダーを加えて抄紙したものが多く用いられてきた。しかし、このような濾材には、濾材中に付着した小繊維が存在したり、折り曲げ加工時に発塵するといった問題があった。さらにこの濾材には、フッ酸等、ある種の化学薬品と接触すると発塵するという問題もあった。
【０００３】
ポリテトラフルオロエチレン（以下「ＰＴＦＥ」という）は、クリーンな材料であり、近年、ＰＴＦＥ多孔質膜を含む濾材が、半導体工業等のクリーンルームに用いられる高性能エアフィルタの濾材として使用され始めている（例えば、特許文献１〜４参照）。一般に、ＰＴＦＥ多孔質膜は、補強のための通気性支持層とラミネートされてエアフィルタ用濾材とされる。実際には、強度を確保するために複数層の通気性支持層を含む構造のエアフィルタ用濾材が用いられることが多い。これらのエアフィルタ用濾材は、連続したＷ字状のひだ折り加工（以下「プリーツ加工」ともいう）がなされ、さらに枠付けされてエアフィルタユニットとして用いられる。
【特許文献１】特開平５−２０２２１７号公報（第５頁、第２５図）
【特許文献２】特開平１０−３００３１号公報（第８頁、第１−２図）
【特許文献３】特開２０００−３３２４４号公報（第５頁）
【特許文献４】特開２０００−６１２８０号公報（第４−５頁、第２−５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、複数層の通気性支持層を含むエアフィルタ用濾材では、その厚みはいずれも例えば０．３ｍｍよりも厚いため、エアフィルタを透過する気体が直交する面の単位面積当たりのひだ数（折り山数）が所望の数よりも少なくならざるをえなかった。折り山数が減少すると、エアフィルタユニットの濾過有効面積が減少し、圧力損失が増大することが問題であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のエアフィルタ用濾材は、少なくとも１層のＰＴＦＥ多孔質膜と複数層の通気性支持層とを含むエアフィルタ用濾材であって、前記エアフィルタ用濾材の厚さが０．３ｍｍ以下であることを特徴とする。
【０００６】
本発明のエアフィルタユニットは、本発明のエアフィルタ用濾材を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、より多くのプリーツを形成可能なエアフィルタ用濾材、濾過有効面積が大きく、圧力損失が小さいエアフィルタユニットを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明のエアフィルタ用濾材およびそれを用いたエアフィルタユニットの一例を、図面を用いて説明する。
【０００９】
図１に示すように、本実施の形態のエアフィルタ用濾材１は、少なくとも１層のＰＴＦＥ多孔質膜２と複数層の通気性支持層３とを含み、エアフィルタ用濾材１の厚さが０．３ｍｍ以下であるので、下記の実施例において示すように、より多くのプリーツを形成可能である。したがって、本実施の形態のエアフィルタ用濾材１を用いれば、濾過有効面積が大きく、圧力損失が小さいエアフィルタユニットを提供きる。尚、エアフィルタ用濾材１の厚さの下限について特に制限はなく、通常、１００μｍ以上である。
【００１０】
尚、本発明において、エアフィルタ用濾材の厚みは下記の方法に従って測定した値である。
【００１１】
［エアフィルタ用濾材の厚み］
ダイヤルシックネスゲージ（測定子直径１０ｍｍ、最小目盛０．０１ｍｍ）により、エアフィルタ用濾材１の任意の箇所の厚みを５点測定し、その平均値を求める。
【００１２】
ＰＴＦＥ多孔質膜２は、使用用途に応じた捕集機能が発揮されるものであれば、孔径等について特に限定されないが、通常、平均孔径が０．０１〜５μｍ、厚みが２μｍ〜３０μｍであることが好ましい。
【００１３】
ＰＴＦＥ多孔質膜２の圧力損失は、５．３ｃｍ／ｓの流速で空気を透過させたときのエアフィルタ用濾材１の圧力損失が２０Ｐａ〜２００Ｐａとなるように決定すればよいが、通常３０Ｐａ〜１５０Ｐａ程度が適当である。
【００１４】
ＰＴＦＥ多孔質膜２の捕集効率は、粒径が０．１μｍ〜０．２μｍのジオクチルフタレートを用いて測定した場合に９９．９９９９％以上であることが好ましい。ＰＴＦＥ多孔質膜２の捕集効率が９９．９９９９％以上であると、ＰＴＦＥ多孔質膜２に通気性支持層３を積層することにより、上記方法により測定した捕集効率が９９．９９９％以上であるエアフィルタ用濾材の作製が容易だからである。
【００１５】
尚、ＰＴＦＥ多孔質膜２およびエアフィルタ用濾材１の圧力損失、捕集効率は下記のようにして測定した値である。
【００１６】
（１）圧力損失
サンプルを有効面積が１００ｃｍ2となるように円形ホルダーにセットし、入口側から空気を供給しつつ、入口側と出口側に圧力差を与え、このサンプルを通過する空気の流速を５．３ｃｍ／ｓに調整したときの圧力損失（初期値）を圧力計（マノメーター）で測定した。
【００１７】
（２）捕集効率
サンプルを有効面積が１００ｃｍ2となるように円形ホルダーにセットし、サンプルを通過する空気の流速を５．３ｃｍ／ｓに調整しながら、サンプルの上流側に粒径が０．１μｍ〜０．２μｍのジオクチルフタレート（ＤＯＰ）を濃度が約１０7個／リットルとなるように供給する。上流側の粒子濃度（個／リットル）とサンプルを透過してきた下流側の粒子濃度（個／リットル）とをパーティクルカウンターで測定し、その測定値を下記式（数１）に代入して捕集効率を求める。
（数１）
捕集効率（％）＝（１−（下流側濃度／上流側濃度））×１００
【００１８】
捕集効率と圧力損失のバランスを示す尺度として、ＰＦ（Performance  of  filter）値がよく用いられる。ＰＦ値が大きな濾材ほど粒子の捕集効率が高く、かつ圧力損失が低いことになる。ＰＴＦＥ多孔質膜２のＰＦ値は２２以上であることが好ましく、エアフィルタ用濾材１のＰＦ値も２２以上であることが好ましい。ＰＦ値は下記式（数２）で与えられる。尚、（数２）中の透過率は、透過率＝（１００−捕集効率）の関係から得られる。
（数２）
ＰＦ値＝[−Ｌｏｇ（透過率／１００）／圧力損失（ｍｍＨ2Ｏ）]×１００
【００１９】
次にＰＴＦＥ多孔質膜２の作製方法の一例を説明する。まず、ＰＴＦＥファインパウダーに液状潤滑剤を加えたペースト状の混和物を予備成形する。ＰＴＦＥファインパウダーには特に制限はなく、市販のものを使用できる。液状潤滑剤としては、ＰＴＦＥファインパウダーの表面を濡らすことができ、抽出や加熱により除去できるものであれば特に制限されず、例えば、ナフサ、ホワイトオイル等の炭化水素を使用できる。液状潤滑剤の添加量は、ＰＴＦＥファインパウダー１００重量部に対して５〜５０重量部程度が適当である。予備成形は、液状潤滑剤が絞り出されない程度の圧力で行うとよい。
【００２０】
次に、予備成形体を押出し、圧延することによってシート状に成形し、このようにして得られたシート状の成形体を少なくとも一軸方向に延伸してＰＴＦＥ多孔質膜を得る。尚、延伸は、液状潤滑剤を除去してから行うとよい。延伸条件は、適宜設定できるが、通常、温度は３０〜３２０℃であり、延伸倍率は、縦方向、横方向ともに２〜３０倍である。
【００２１】
以上のようにして作製されたＰＴＦＥ多孔質膜は、未焼成の状態では強度が弱いため、熱処理を行うことが望ましい。熱処理はＰＴＦＥ多孔質膜の融点以上で行うが、３５０〜４５０℃で行うことが好ましい。加熱方法について特に制限はないが、熱風を吹き付ける方法や、高温の炉内を通過させる方法等がある。
【００２２】
通気性支持層３は、ＰＴＦＥ多孔質膜２との接合により厚さが０．３ｍｍ以下のエアフィルタ用濾材を作製できれば、材質、構造、形態等について特に制限はないが、ＰＴＦＥ多孔質膜よりも通気性に優れた材料、例えば、フェルト、不織布、織布、メッシュ（網目状シート）、その他の多孔質材料を用いることができる。特には、強度、捕集性、柔軟性および作業性の点からは不織布が好ましい。さらに、不織布を構成する一部または全部の繊維が芯鞘構造の複合繊維であり、芯成分が鞘成分より相対的に融点が高い繊維、例えば合成繊維であることが好ましい。通気性支持層３を鞘成分の融点より高い温度に加熱すれば、通気性支持層３とＰＴＦＥ多孔質膜２とを容易に熱ラミネートできる。
【００２３】
通気性支持層３の材料としては、特に制限はないが、ポリオレフィン（ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等）、ポリアミド、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等）、芳香族ポリアミドまたはこれらの複合材等を用いることができる。
【００２４】
通気性支持層３が不織布である場合、その目付け量は１００ｇ／ｍ2以下であることが好ましい。目付け量が１００ｇ／ｍ2以下であれば、通気性支持層３とＰＴＦＥ多孔質膜２とを、エアフィルタ用濾材１の厚みが０．３ｍｍ以下となるように、例えば熱ラミネート法等により圧着すれば、圧力損失が２０Ｐａ〜２００Ｐａのエアフィルタ用濾材を容易に作製できるからである。目付け量の下限について特に制限はないが、通常１０ｇ／ｍ2以上であることが好ましい。
【００２５】
通気性支持層３の厚みについては、ＰＴＦＥ多孔質膜２との接合により厚さが０．３ｍｍ以下のエアフィルタ用濾材１を作製できれば、特に制限はないが、エアフィルタ用濾材１が、例えば、図２に示すように、２層のＰＴＦＥ多孔質膜２と３層の通気性支持層３を含み、通気性支持層３の目付け量が１０〜２０ｇ／ｍ2である場合、ＰＴＦＥ多孔質膜２と接合される前における通気性支持層３の厚みは、通常５０〜１２０μｍが適当である。
【００２６】
すなわち、図２に示した本実施の形態のエアフィルタ用濾材１の製造方法においては、例えば、ＰＴＦＥ多孔質膜２と通気性支持層３とを重ね合わせた後、加熱しながら加圧して、ＰＴＦＥ多孔質膜２と通気性支持層３とを接合する工程を含み、上記工程において、厚みが５０〜１２０μｍ、目付け量が１０〜２０ｇ／ｍ2の通気性支持層３を用いることが好ましい。
【００２７】
通気性支持層３とＰＴＦＥ多孔質膜２との接合は、上記熱ラミネートの他に、例えば、接着剤ラミネート、加熱溶着、超音波溶着、振動溶着、接着剤による接着等の方法により行える。例えば、熱ラミネートにより通気性支持層３とＰＴＦＥ多孔質膜２とを接合する場合は、加熱により通気性支持層３の一部を溶融し、通気性支持層３とＰＴＦＥ多孔質膜２とを接着すればよい。また、ホットメルトパウダーのような融着剤を介在させてＰＴＦＥ多孔質膜２と通気性支持層３とを接着してもよい。
【００２８】
エアフィルタ用濾材１は、図１または図２に示した例に制限されないが、図１および図２に示した例のように、エアフィルタ用濾材１が、複数層の通気性支持層３から選ばれる少なくとも１対の通気性支持層３の間に少なくとも１層のＰＴＦＥ多孔質膜２が配置された構造を含むと、少なくとも１層のＰＴＦＥ多孔質膜２について外力等による損傷を抑制できるので好ましい。
【００２９】
さらに図２に示すように、エアフィルタ用濾材１が、２層以上のＰＴＦＥ多孔質膜２を含み、１対のＰＴＦＥ多孔質膜２の間に通気性支持層３が配置された構造を含んでいると、例えば、外力等によって一方のＰＴＦＥ多孔質膜２にピンホールが発生しても、他方のＰＴＦＥ多孔質膜２については損傷しづらく、濾材としての機能が直ちに損われることないので好ましい。
【００３０】
エアフィルタ用濾材１は、全体の厚みが０．３ｍｍ以下であれば、図１および図２に示した例のようにＰＴＦＥ多孔質膜２と通気性支持層３とが交互に積層されていてもよいし、ＰＴＦＥ多孔質膜２および通気性支持層３のいずれか一方もしくは両方が連続して積層されている部分があってもよい。特性が互いに異なる複数層のＰＴＦＥ多孔質膜２、特性が互いに異なる複数層の通気性支持層３を含んでいてもよい。
【００３１】
複数層のＰＴＦＥ多孔質膜２が連続して積層された形態では、複数層のＰＴＦＥ多孔質膜２は単に重ね合わせるだけでもよいし、成膜時に圧着、熱融着等により互いに接合してもよい。
【００３２】
図３は、プリーツ加工されたエアフィルタ用濾材１の一例の断面図である。長尺の濾材を長さ方向に所定の間隔をおいて交互に山折り／谷折りしていくと（プリーツ加工を施すと）、断面方向から見て連続したＷ字状のエアフィルタ用濾材１を得ることができる。
【００３３】
プリーツ加工は、例えば、外周にブレードを配置した一対の回転ドラムを回転させながら濾材をひだ折りしていくロータリー方式、濾材の移送方向に所定の間隔をおいて配置した一対のブレードを移動させながら濾材を両面から交互に折り畳んでいくレシプロ方式等が採用できる。
【００３４】
Ｗ字状に折り畳まれたエアフィルタ用濾材１は、例えば図４に示すように、アルミニウムからなる支持枠２２等で枠付けされてエアフィルタユニットとなる。
【実施例】
【００３５】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００３６】
(実施例１)
ＰＴＦＥファインパウダー（旭硝子社製、「フルオンＣＤ−１２３」）１００重量部に対して液状潤滑剤（ドデカン）２０重量部を均一に混合してペースト状の混和物を予備成形し、ペースト押出により丸棒状に成型した。成形物を厚み０．２ｍｍに圧延し液状潤滑剤をノルマルデカンにより抽出除去した後、二軸方向に延伸してＰＴＦＥ多孔質膜（厚さ１０μｍ、気孔率９３％、平均孔径１．０μｍ、圧力損失８０Ｐａ、捕集効率９９．９５％、ＰＦ値４１）を得た。次に、このＰＴＦＥ多孔質膜とＰＥＴ／ＰＥ芯鞘不織布（厚さ１１０μｍ、目付け量２０ｇ／ｍ2）とを熱ラミネート（ロール温度１８０℃）して、５層構造（不織布／ＰＴＦＥ多孔質膜／不織布／ＰＴＦＥ多孔質膜／不織布）のエアフィルタ用濾材を得た。
【００３７】
（実施例２）
実施例１で作製したＰＴＦＥ多孔質膜とＰＥＴ／ＰＥ芯鞘不織布（厚さ９０μｍ、目付け量１５ｇ／ｍ2）とを熱ラミネート（ロール温度１８０℃）して、５層構造（不織布／ＰＴＦＥ多孔質膜／不織布／ＰＴＦＥ多孔質膜／不織布）のエアフィルタ用濾材を得た。
【００３８】
（比較例１）
実施例１で作製したＰＴＦＥ多孔質膜とＰＥＴ／ＰＥ芯鞘不織布（厚さ１５０μｍ、目付け量３０ｇ／ｍ2）とを熱ラミネート（ロール温度１８０℃）して、５層構造（不織布／ＰＴＦＥ多孔質膜／不織布／ＰＴＦＥ多孔質膜／不織布）のエアフィルタ用濾材を得た。
【００３９】
実施例１、２および比較例１のエアフィルタ用濾材の厚さ、圧力損失、捕集効率、ＰＦ値を求め、表１に示した。また、実施例１、２および比較例１のエアフィルタ用濾材について、プリーツ加工機を用いて、エアフィルタ用濾材の折り畳み方向の厚さが６１０ｍｍになるまでプリーツ加工（折り幅３０ｍｍ）を施し、折り山数を求め、表１に示した。折り山数は、６１０ｍｍをエアフィルタ用濾材の厚みの２倍で除して算出した。
【００４０】
【表１】
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表１に示すとおり、エアフィルタ用濾材の厚さが０．３ｍｍ以下であると、より多くのプリーツを形成可能であることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明のエアフィルタ用濾材は、より多くのプリーツを形成可能であり、エアフィルタ用濾材等として有用である。また、本発明のエアフィルタ用濾材を用いた本発明のエアフィルタユニットは、濾過有効面積が大きく、圧力損失が小さいのでエアフィルタユニット等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のエアフィルタ用濾材の一例を示す断面図
【図２】本発明のエアフィルタ用濾材の他の例を示す断面図
【図３】本発明のエアフィルタ用濾材の他の例を示す断面図
【図４】本発明のエアフィルタユニットの一例を示す斜視図
【符号の説明】
【００４３】
１      エアフィルタ用濾材
２      ＰＴＦＥ多孔質膜
３      通気性支持層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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